MedElevator Войти в исследования
← Поиск публикаций

DOI 10.1038/s41598-020-65626-5

Медицинская библиотека · Scientific reports · 2020

Gearing Up the Human Ankle-Foot System to Reduce Energy Cost of Fast Walking.

Ray Samuel F, Takahashi Kota Z

СтатьяПоддержка NIH: внешняя программаПоддержка исследования: вне правительства СШАПеревод в очереди

Аннотация

During locomotion, the human ankle-foot system dynamically alters its gearing, or leverage of the ankle joint on the ground. Shifting ankle-foot gearing regulates speed of plantarflexor (i.e., calf muscle) contraction, which influences economy of force production. Here, we tested the hypothesis that manipulating ankle-foot gearing via stiff-insoled shoes will change the force-velocity operation of plantarflexor muscles and influence whole-body energy cost differently across walking speeds. We used in vivo ultrasound imaging to analyze fascicle contraction mechanics and whole-body energy expenditure across three walking speeds (1.25, 1.75, and 2.0 m/s) and three levels of foot stiffness. Stiff insoles increased leverage of the foot upon the ground  (p < 0.001), and increased dorsiflexion range-of-motion (p < 0.001). Furthermore, stiff insoles resulted in a 15.9% increase in average force output (p < 0.001) and 19.3% slower fascicle contraction speed (p = 0.002) of the major plantarflexor (Soleus) muscle, indicating a shift in its force-velocity operating region. Metabolically, the stiffest insoles increased energy cost by 9.6% at a typical walking speed (1.25 m/s, p = 0.026), but reduced energy cost by 7.1% at a fast speed (2.0 m/s, p = 0.040). Stiff insoles appear to add an extra gear unavailable to the human foot, which can enhance muscular performance in a specific locomotion task.

Для цитирования: Ray Samuel F, Takahashi Kota Z. Gearing Up the Human Ankle-Foot System to Reduce Energy Cost of Fast Walking.. Scientific reports. 2020. DOI: 10.1038/s41598-020-65626-5.

Предметные рубрики MeSH

Подготовка и перевод публикации
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…

История · было → стало

Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.

Тип публикации указан по данным источника. Уровень доказательности автоматически не присваивается.